Analog to Digital Converter (ADC)

              Analog to Digital Converter atau ADC yang artinya pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital yaitu mikrokontroller AT89S51. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.

            V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan :

Fclk = 1 / (1,1 RC)

            Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.

Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 :

• WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer ke output lacht flip – flop.
• INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR.
• CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.
• RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.
• Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.
• Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2.

Vresolusi = Vin max / 255.

• CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternaldapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger

Resolusi dari converter menandakan nilai angka diskret yang menghasilkan range nilai analog, biasanya ditulis dalam biner dalam bit-bit. Contoh ADC dengan resolusi 8 bit dapat mengenkode masukan analog ke 256 (2⁸=256), yang merepresentasikan range dari 0 sampai 255 (unsigned integer) atau dari -128 ke 127 (signed integer) tergantung pada aplikasi.

Resolusi juga dapat didefinisikan secara elektris dan diekspresikan dalam volt. Resolusi tegangan ADC sama dengan range pengukuran tegangan dibagi dengan jumlah interval diskret, sebagaimana ditunjukkan berikut;

Dimana Q merupakan resolusi dalam volt per step (volt per kode keluaran), E_FSR merupakan skala penuh range tegangan = V_RefHi – V_refLow, M merupakan resolusi ADC dalam bit dan N merupakan jumlah interval yang diberikan oleh kode keluaran dimana N=2^M.

Contoh 1;

Range skala pengukuran = 0 sampai 10 V

Resolusi ADC adalah 12-bit, sehingga 2¹² = 4096 kode

Resolusi tegangan ADC adalah (10V – 0V)/4096 kode = 10V/4096 kode menghasilkan 0,00244V/kode≈2,44mV/kode.

            Pada prakteknya, resolusi dari converter dibatasi oleh signal-to-noise ratio terbaik yang dapat dicapai untuk digitized signal. ADC dapat menghasilkan sinyal dengan resolusi bit angka tertentu yang disebut “effective number of bits” (ENOB). Satu resolusi bit saja dapat merubah signal-to-noise ratio dari digitized signal oleh 6dB, jika resolusi dibatasi oleh ADC. Jika preamplifier digunakan pada konversi A/D makaamplifier akan berkontribusi pada hasil SNR (Signal-to-Noise Ratio).